如今,常规石油、天然气等资源日渐枯竭,勘探开发难度越来越大,非常规油气资源逐渐成为替代能源,页岩气是非常规油气资源中重要的一种。认识页岩气储层,岩石物理实验是基础,推广适用于页岩气储层的测井新方法也需要与岩石物理实验紧密结合,以利于建立高精度的测井解释模型,提高测井评价准确度。与测井紧密相关的岩石物理量,如孔隙度、渗透率、电阻率、声波速度、破裂压力、核磁共振等,进行实验室测量时需要直径2.54cm (in)或3.81cm(1.5in)柱塞岩心,由于页岩脆性、易碎的特性,制备出符合实验要求的柱塞岩心是页岩气储层岩石物理实验的瓶颈问题。论文工作从页岩柱塞岩心的加工技术研究入手,首先解决页岩柱塞岩心加工难的问题,并以直径2.54cm (lin)柱塞岩心为研究载体,开展了页岩孔隙度、超低渗透率测量方法研究,声学、电学、核磁共振等岩石物理特性研究,以及页岩可压裂性表征方法研究。通过上述工作的开展,主要取得以下结论与认识：1.将金刚石线切割加工技术引进页岩气储层岩心加工领域,解决了页岩柱塞岩心加工问题,为页岩气储层岩石物理实验研究提供了保障,避免了使用传统钻筒水润滑冷却钻取、对于胶结不好的疏松岩样所采用的液氮冷却钻筒钻取所导致的页岩遇水容易水化解体问题。所研发的线切割、数字编程、岩屑清扫等系统,使用金刚石线对页岩进行切割加工,克服了页岩脆性、易碎、水化解体的特点,加工页岩柱塞岩心获得成功。2.分析了页岩岩心孔隙度测量三种方法：氦气法、液体法、核磁共振法测量页岩孔隙度差异的原因。核磁孔隙度偏大是由于干页岩岩心具有核磁信号,而信号的来源是黏土矿物,主要为蒙脱石所含的大量层间水；氦气孔隙度偏小是页岩具有较强的吸附能力且大量发育纳米级孔隙,导致其容易吸附空气中的氧气和氮气分子而堵塞,使测量气体未能完全充填页岩的微孔隙；饱和液体法能使岩心充分饱和,反映了岩心的孔隙空间。因此,在进行页岩岩心孔隙度测量时,应该以盐水孔隙度和校正过的核磁孔隙度为准。3.研究了页岩岩心脉冲衰减法渗透率测量技术,对影响渗透率测量的长度、孔隙压力、围压等因素进行了实验研究。岩心较长会导致测量气体不能完全饱和岩心孔隙,只有缩短长度,测量过程才符合原理要求,实验证明岩心长度应控制在1cm以内；孔隙压力对渗透率的测量值影响不大,对衰减速度影响明显,净有效压力对渗透率测量值影响较大,因此建议模拟地层有效压力测量渗透率；测量渗透率时脉冲压差应采用10psi。4.提出了页岩岩心可压裂性表征方法。建立了岩心恒速应变法破裂压力实验工艺,采用CT扫描技术重构岩心,对岩心压裂实验后的裂缝信息进行定量分析,用裂缝孔隙度与裂缝倾角离散度归一化后的平均值表征裂缝复杂度,定义岩心可压裂性指数为裂缝复杂度与强度的比值,强度用岩心三轴抗压强度做消除尺寸效应校正得到。该表征方法是一种可行的页岩可压裂性评价模型,为页岩气储层可压裂性分析提供了实验室评价方法。